專利名稱：在測量車輛的移動時針對止輪制動打滑的保護方法
技術領域：
本發明是關于在測量車輛，特別是那些鐵路車輛的移動時針對止輪制動打滑的保護方法。
先回顧一下，在制動過程中，在車軸上的作用力和反作用力結果如下Re=Fe±Ir2dVdt]]>在此式中Re為鐵軌對車軸的反作用力，Fe為車輛利用鐵軌與輪子之間的附著力在輪緣上產生的制動力，I為車軸的極轉動慣量，r為輪子的半徑，v為輪子的圓周速度。
車軸減速時，鐵軌對車軸的反作用力Re由下面的表達式之一給出Re=Fe-Ir2dVdt=Fe-Ir2γ]]>式中γ＞0車軸加速時，輪子滑動后，鐵軌在車軸上的反作用力Re由下面的表達式之一給出Re=Fe+Ir2dVdt=Fe+Ir2γ]]>另一方面，車輛的動力學方程為(M＋m)γ＝F＋Ra在這里，M是在鐵軌上車輛的質量，m是此車輛的那些I/r2之和，F是此車輛的那些Fe之和，Ra是車輛前進時的阻力。
輪子與鐵軌之間具有的附著力τ由下面的表達式給出τ=FmaxP]]>在這里Fmax是當軸不滑動時能作用的力Fe的最大值。
被力F制動的車輛，在激起一個附著力的情況下減速，此附著力由下式給出τs=RP]]>式中R為鐵軌對于車輛的反作用力，此車輛受到相應的力F的作用，并且忽略軸重轉移效果。而R由下列表達式中的一個給出R=Σ(Re)=Σ(Fe)-Σ(Ir2dVdt)=F-mγ]]>即R＝Mγ－Ra因此τs=M.γ-RaM.g]]>或τs=MRa+FM+m-RaM.g]]>因此，τs=F-mmRa(M+m)g]]>注意—如果在式中保留γ，就得出τs=γg-RaM.g]]>—如果忽略前進的阻力，這是一般的情況，就得出τs=F(M+m)g=γg]]>這表明被激起的附著力的常用的定義。
在此階段，被稱作輪子在鐵軌上相對滑動的變量V的定義由下列表達式之一給出 在這里，W是輪子在鐵軌上的絕對滑動實驗以及理論研究都能表明，由輪子在鐵軌上相對滑動激起的附著力函數τs＝f(v)曲線有兩部分—第一部分，被稱作微滑區或偽滑區，描述輪子在鐵軌上的滑動小于1％的可使用的附著力的變化；—第二部分，被稱作宏滑區或強滑區，描述輪子在鐵軌上的滑動大于1％直至止輪制動的附著力的變化。
以輪子在鐵軌上的相對滑動為自變量的激起的附著力的這樣的函數曲線τs＝f(v)如
圖1所示。
微滑區位于圖1上曲線的標有α的峰點。
理論研究和一些制動記錄表明，在制動力建立時，附著力經歷一個極大值。
在1％數量級上的很小的滑動的情況下可以達到這個極大點。
然后當滑動增加時，可使用的附著力下降得很快，并且按照附著力減弱的自然規律下降。
那些被注意到的滑動僅僅是一些偽滑動，不使輪子和軌道的彈性在接觸橢圓的內部發揮作用。
宏滑區位于前面確定的峰點α后面的曲線的一個最大點上，該點在圖1上標為B。
當峰點α被越過并從微移區出來后，就進入一個自然地不穩定區，只能借助于反制動裝置找到一個穩定的工作區。這些裝置在輪緣上起作用，以便得到一個幾乎恒定的被稱作宏滑動的滑動。
附著力/滑動曲線τs＝f(v)的一般形狀已經能在試驗過程中重復地顯示出來了。
我們注意到，如果能相當快地減小在輪緣上的制動力，然后又能逐漸地貼近它，就能得到附著力的恢復，即用點B表示的曲線τs＝f(v)上的一個頂點。
B點的橫坐標和縱坐標的位置與處于滑動狀態的車軸的減速情況有著密切關系；B點的縱坐標越高，滑動狀態的減速越小。
因此，一個大的減速甚至能夠達到B點的不出現只有一個反制動裝置能使得減速保持在某一閾值以下，并促使B點出現。
事實上，當車軸自然地滑動著起動時，這個滑動一般是伴隨處于滑動狀態的減速γ的增大而形成，并因此隨著附著力的自然減小直到制動。
人們注意到，在B點的滑動給定時，在軸上的負載越大，在B點的附著力越小。
此外，當可使用的附著力超過1％時，點B與點α重合，這實際上對應著所謂在于軌上的制動，在此情況下只發生偽滑動現象。
最后，附著力-滑動關系曲線的狀況在很大程度上與它被通過的速度有關，也就是說與自從制動開始以來滑動累積的時間有關，因此與處于滑動狀態的減速有關。
實際上，在反制動裝置正常運行的情況下，B點的位置對應于包含在15％和20％之間的滑動。
在管道輔助系統，開采輔助系統和維護輔助系統的范圍內，使用標有數碼的輪子，以便能擺脫因電造成的所有缺陷，這是眾所周知的。
這些解決辦法，從技術的狀況來說，對于表現機械方面的缺陷都有不方便之處。
這些機械缺陷包括—軸斷裂或車軸的經常緊固，這是借助于在一切方面使用并裝在另一車軸上的信息裝置檢測到的缺陷。
—與附著力的暫時性損失相聯系的止輪制動或滑動。此附著力損失表現為輪子的旋轉速度幾乎與車輛的速度無關。
—滑移，它與輪子的速度相對應，此速度與列車的速度不同，但以基本固定的比例與后者相聯系。
因此，本發明的一個目的就是提供一種在測量車輛的移動時針對止輪制動的保護方法，它克服了現有技術的裝置和方法的前面所列舉的那些不方便之處。
本發明的另一個目的是提供一種在測量車輛的移動時，針對止輪制動打滑的保護方法，它確保更加安全。
本發明的另一個目的是提供一種在測量車輛的移動時，針對止輪制動打滑的保護方法，它能保持性能和可自由使用性水準。
根據本發明的在測量車輛的移動時，針對止輪制動打滑的保護方法是這樣的，加速度的值的變化決定一個自動裝置達到末態的過渡過程，此過程反映車輛的輪子的運動狀態。
根據本發明的另一特征，該方法包括如下幾個階段—第一階段是檢測車輛制動的開始，γ瞬時＜0，—第二階段是檢測車輛的滑移開始，—第三階段是增大滑移的額定值，例如15％，并控制滑移穩定下來，—第四階段是在γ瞬時＜-Xm/s2時，檢測車輛的止輪制動，X為預定值，對此值車輛的移動測量將不再被使用。
本發明的方法滿足下列的特點之一—當γ瞬時＜-2m/s2時，車輛的滑移開始有效，—滑移的增大的額定值為15％，—當-2m/s2＜γ瞬時＜-1.5m/s2時，滑移是穩定的，—X的預定值為5m/s2在測量車輛的移動時，針對止輪制動打滑的保措方法的一個優點是保證測量的安全。
本發明的另外的目的、特點和優點將出現在下面參照附圖對在測量車輛的移動時針對止輪制動打滑的保護方法的描述中。附圖中，—圖1表示激起的附著力的曲線τ＝f(v)是輪子在鐵軌上相對滑移的函數，—圖2表示在末態下一個自動裝置的算法，它使得能實施根據本發明的在測量車輛的移動時針對止輪制動打滑的保護方法。
本發明的在測量車輛的移動時針對止輪制動打滑的保護方法建立在前面所描述的物理性質之上。
對于地鐵和郊區列車類型的應用，最大速度小于140km/h，更經常地是小于100km/h。因此處在最大附著力區域里。對于一個空的車輛來說，附著力的數值小于0.2。
車軸的減速大于0.2g的觀察使得能檢測到滑移的開始。
這個加速度的測量可以在一個0.2秒的周期上進行，因為反制動裝置的運行所要求的反應時間比這個周期間隔更小。
一旦滑移開始被觀察到，如果同時注意到加速度的數值是很大的，就可推論出止輪制動將要發生，這時要考慮不能再使用測量了。
如果那些反制動裝置運行著，它們將使滑移穩定并從此減速變得小于2m/s2的平均值。一些快速振動可能存在，但在好些周期的平均值應該明顯地小于2m/s2。
穩定的一個控制條件是在幾個周期里平均減速應降到1.5m/s2以下。
在穩定之前的過渡階段，應該通過對測量擴值推論移動的測量并同時檢驗滑移是否能穩定在與使用過的擴值相容的更大的值上，例如取一個15％的擴大值。
如果假設車輛在最大減速為2m/s2的情況下放慢速度，車輛將應該有一時間Tc以使它的初速度減少15％。
如果在這個期間內加速度沒有被穩定下來，好象是滑移已經能超過15％這個值，因而可考慮測量過的信息是不能用的。
如果加速度在時限Tc之前被穩定下來，如果穩定后測得的速度差小于15％，可以認為滑移在這個數值上仍將要被擴大。
第一個修正在于從減速開始就要保持速度在這個減速之前的值上，直到測得速度減小15％。
然后，只要加速度是穩定的就使用擴值15％的測量。
在小于Tc的過渡時間內(在此期間滑移是不穩定的)，保持車輛的加速度在進入止輪制動前的那個值上。
這個值可能是0，如果止輪制動同減速同時開始，也可能是在減速過程中測得的γ，如果在減速過程中止輪制動突然發生。
本發明的在測量車輛的移動時針對止輪制動打滑的保護方法是這樣的加速度數值的變化決定一個自動裝置達到末態時的過渡時間，它反映車輛的輪子的運動狀態。
本發明的在測量車輛的移動時針對止輪制動打滑的保護方法包括如下的主要階段—第一階段是檢測車輛的制動開始，γ瞬時＜0，—第二階段是檢測車輛的滑移開始，例如γ瞬時＜-2m/s2，—第三階段是擴大滑移的額定值，例如15％，并控制滑移穩定，例如-2m/s2＜γ瞬時＜-1.5m/s2，—第四個階段是檢測車輛的止輪制動，例如γ瞬時＜-Xm/s2，X是一個預定值，對此值來說，車輛的移動測量將不再被使用。
圖2表示在末態下一個自動裝置的一種算法，它使得能實施根據本發明的在測量車輛的移動時，針對止輪制動打滑的保護方法。
圖2表示出自動裝置的四個狀態(1-4)，在某一給定時刻，只有這些狀態之一可能是有效的。
每個狀態都有個名稱，輸出狀態和那些實現的動作也都能被指示出了。
注有1的狀態是初始狀態，當自動裝置激活時，它是有效的。
那些過濾階段被注在兩個相繼的狀態之間，并指示出關系到狀態變化的事件。
權利要求
1.一種在測量車輛的移動時針對止輪制動打滑的保護方法，其中加速度的值的變化決定一個自動裝置達到末態的過渡過程，它反映車輛的輪子的運動狀況。
2.根據權利要求1的方法，其中—第一階段是檢測車輛制動的開始，γ瞬時＜0，—第二階段是檢測車輛滑移的開始，—第三階段是擴大滑移的額定值并控制滑移穩定，—第四階段是在γ瞬時＜-Xm/s2的情況下，檢測車輛的止輪制動，X是一個預定值，對于此值來說，車輛移動的測量將不再被利用。
3.根據權利要求1的方法，其中當γ瞬時＜2m/s2時車輛滑移的開始是有效的。
4.根據權利要求1的方法，其中滑移的擴大的額定值是15％。
5.根據權利要求1和3中任意一項的方法，其中當-2m/s2＜γ瞬時＜-1.5m/S2時，滑移是穩定的。
6.根據權利要求1的方法，其中X的預定值為5m/s2。
全文摘要
本發明涉及的是在測量車輛的移動時針對止輪制動打滑的一種保護方法，在該方法中加速度的數值變化決定一個自動裝置達到末態的過渡過程，它反映了車輛的輪子的運動狀況。
文檔編號G01P3/56GK1130761SQ9512020
公開日1996年9月11日 申請日期1995年12月4日 優先權日1994年12月5日
發明者皮埃爾·查普雷特 申請人:Gec阿爾斯托姆運輸公司